SPi-HNTs納米復(fù)合凝膠材料制備和性能研究.pdf

1、大豆蛋白是一種優(yōu)質(zhì)的天然聚合物原料，它既有營養(yǎng)性，也具備良好的功能性。埃洛石納米管(halloysite nanotubes，簡稱HNTs)是一種天然的多壁納米管狀的硅酸鹽納米材料，具有良好的分散性，與聚合物制成復(fù)合材料，可使聚合物具有更好的結(jié)構(gòu)和性能。與大豆蛋白一樣，埃洛石也是取自天然的、無毒的天然材料。用埃洛石與天然蛋白質(zhì)作用，制備復(fù)合凝膠材料，是改善蛋白質(zhì)功能，獲得無污染、無毒性復(fù)合材料的重要方向。
　　 本文以大豆分離蛋

2、白質(zhì)(SPI)為反應(yīng)原料，與埃洛石納米管(HNTs)復(fù)合，適當(dāng)添加戊二醛(GTA)交聯(lián)劑，制備出SPI-HNTs納米復(fù)合凝膠材料。研究了SPI-HNTs納米復(fù)合凝膠材料的溶脹性能(SR)和破裂強度(RS)。結(jié)果表明：當(dāng)溫度為65℃、pH值為11、m(HNTs)：m(SPI)為1:20，GTA％為0.6時，凝膠的平衡溶脹率(SR)最大為13.35 g/g；考察了無機鹽NaCl對于凝膠的平衡溶脹率的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，NaCl濃度從0.001m

3、ol/L增至0.5mol/L，凝膠溶脹率從15.81 g/g降為5.81 g/g。不同的干燥方式對復(fù)合凝膠平衡溶脹率也有顯著的影響，研究發(fā)現(xiàn)，紅外干燥方式制得的凝膠溶脹率最佳。凝膠的破裂強度RS受m(HNTs)：m(SPI)、GTA％(即GTA％=m(GTA)/m(SPI+HNTs))等因素的影響，m(HNTs)：m(SPI)一定程度增大有利于破裂強度的增大，原因與HNTs和SPI分子鏈上極性鍵有關(guān)，體系內(nèi)部的相互作用力得到調(diào)整，使分子

4、鏈變得規(guī)整，但是HNTs用量過大，反而使凝膠的RS降低，有可能是SPI分子鏈被吸附于HNTs納米管的表面，使SPI分子鏈運動受到抑制，形成的凝膠網(wǎng)絡(luò)承受力減弱。
　　 用綜合熱重分析儀(TG)和掃描電子顯微鏡(SEM)對HNTs-SPI納米復(fù)合凝膠材料的熱穩(wěn)定性和斷面形貌進行了研究。TG結(jié)果顯示純大豆分離蛋白質(zhì)凝膠的失重為50％時的溫度是371.95℃，而HNTs-SPI納米復(fù)合凝膠是393.16℃，反映出復(fù)合凝膠材料的熱穩(wěn)定性

5、高于純大豆蛋白凝膠。SEM圖像可見，純SPI凝膠細微結(jié)構(gòu)為均相，添加HNTs的凝膠呈兩相分布狀態(tài)，HNTs以單管形式均一的分散在SPI基體中，結(jié)構(gòu)的細膩程度與m(HNTs)：m(SPI)有關(guān)。經(jīng)過紅外干燥的凝膠斷面要比經(jīng)鼓風(fēng)干燥、真空干燥的更加平整。
　　 對凝膠的流變性進行了研究，并討論了化學(xué)交聯(lián)劑戊二醛(GTA)的添加和HNTs含量對凝膠流變性的影響，結(jié)果顯示，加入GTA的化學(xué)交聯(lián)型SPI-HNTS納米復(fù)合凝膠的彈性模量(G

6、’)要明顯的高于未加入GTA的SPI-HNTs納米復(fù)合凝膠，而損耗角正切值(tanδ)小于未加入GTA的SPI-HNTs納米復(fù)合凝膠，這說明GTA交聯(lián)作用增強了凝膠網(wǎng)絡(luò)的抗宏觀應(yīng)變能力；m(HNTs)的變化也影響凝膠的儲能模量(G’)和損耗角正切值(tanδ)，反映出適量的HNTs調(diào)整了SPI和HNTs的分子內(nèi)和分子間作用力。通過SPI-HNTs納米復(fù)合凝膠與合成的無化學(xué)交聯(lián)劑的SPI-HNTs納米復(fù)合物流變性能對比和FTIR分析，揭示

7、了埃洛石與大豆分離蛋白質(zhì)分子形成了復(fù)合氫鍵，建立了次級交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)。
　　 采用藥物溶液浸泡物理吸附法，制備HNTs-SPI納米復(fù)合凝膠載藥凝膠。探討了載藥凝膠體外釋放性能，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：在不同的pH(為1.7、4.4、7.2)緩沖液中，凝膠的釋藥行為總體上表現(xiàn)為先快后慢，酸性介質(zhì)(pH為1.7、4.4)中累積釋藥率大于近中性介質(zhì)(pH為7.2)；不同濃度的氯己定溶液制的載藥凝膠累積釋藥率隨m(HNTs)：m(SPI)的增大而減小，這與